JP2005057373A - Radio packet communication apparatus - Google Patents

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio packet communication apparatus capable of increasing the capacity of the entire system by reducing a redundant latency and the addition of redundant information in transmitting a plurality of packets. <P>SOLUTION: The problem is solved by the radio packet communication apparatus in a radio packet communication system in which a plurality of radio packet communication apparatuses share a radio channel to perform packet communication, which is provided with a detecting means for detecting packets coupled from among packets in a transmission buffer, and a linkage packet transmission control means for linking the detected packets and multicast-transmitting the linked packets. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線パケット通信装置に関し、詳しくは、無線ＬＡＮやセルラ通信等で用いられる無線パケット通信システムにおいて、複数のパケットを連結させて通信する無線パケット通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線ＬＡＮの方式の代表的な標準規格としてＩＥＥＥ８０２．１１がある。このＩＥＥＥ８０２．１１では、複数の無線端末が同一の周波数資源を共有して利用するために、無線アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ： 無線ＬＡＮのＭＡＣ層におけるアクセス制御方式）を採用している。
【０００３】
ＣＳＭＡ／ＣＡは、有線のイーサネット（登録商標）と同様、回線が空いていたら送信を許可するというものである。具体的には、利用する周波数帯が他の端末に利用されていないことを確認し、利用されていないようであれば、さらにランダムな待ち時間の後にパケットを送信する。これにより、パケットの衝突を回避し、複数の端末が同一の無線周波数帯を共有することが可能となる。
【０００４】
また、上記のＣＳＭＡ／ＣＡは、パケット通信方式なので、１つのパケットに、受信側が正しいタイミングで読み取れるようにするための同期信号（無線プリアンブル）や、パケットの復調や誤り検出に必要な情報等が含まれる無線ヘッダ、データリンク層のヘッダであるＭＡＣヘッダが各パケットに１つずつ付加される。
【０００５】
パケット送信時に必要となるこれらの冗長な待ち時間や情報は、全てのパケットに対して平等に付加されるため、ペイロードの長さが短い場合は冗長な待ち時間や情報が支配的となりスループットが極端に劣化する。また無線伝送速度が高速化してペイロードの送信時間が短くなると、やはり同様に冗長な待ち時間や情報が支配的となりスループット特性の上限値が低く押さえられてしまう。
【０００６】
そこで、このような問題を解決する方法として、複数のパケットを１つのパケットに連結して送信する方法が多数提案されている。
【０００７】
例えば、非特許文献１に示す方法では、特定の１端末に対して、連続して送信する一定個数のパケット間に必要となるＣＳＭＡ／ＣＡに係るランダム待ち時間を削除する方法が提案されている。
【０００８】
非特許文献２に示す方法では、特定の１端末に対して、連続して送信する一定個数のパケットをＭＡＣ層にＣｏｎｔａｉｎｅｒとうい新たなフレームを定義してパケット連結を実現する方法が提案されている。
【０００９】
非特許文献３は、特定の１端末に対して、連続して送信する一定個数のパケットをＭＡＣ層において連結して送信する方法が提案されている。
【００１０】
【非特許文献１】
Ｊｅａｎ Ｔｏｕｒｒｉｈｅｓ， “Ｐａｃｋｅｔ Ｆｒａｍｅ Ｇｒｏｕｐｉｎｇ ：Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ＩＰ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｖｅｒ ＣＳＭＡ／ＣＡ”， Ｈｐｌａｂｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔｓ， ＨＰＬ−９７−１３２， Ｏｃｔ， １９９７
【００１１】
【非特許文献２】
“ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ１ （Ｄｒａｆｔ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｔｏ ＩＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ）”， Ｍａｒ ２００１
【００１２】
【非特許文献３】
Ｍ．Ｇｒｕｔｅｓｅｒ， Ａ．Ｊａｉｎ， Ｊ．Ｄｅｎｇ， Ｆ．Ｚｈａｏ， Ｄ．Ｇｒｕｎｗａｌｄ， “Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ”， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｌｏｒａｄｏ ａｔ Ｂｏｕｌｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ， ＣＵ−ＣＳ１５２４−０１， Ｄｅｃ ２００１
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、音声データをパケットで送信するＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ ＩＰ）等の特定の１端末に対して短いデータが散発的に発生するような場合、複数のパケットを連結するために、長時間待機する必要がある。つまり、これによって発生する遅延時間によりリアルタイム性が要求されるＶｏＩＰサービスの品質を劣化させる問題が生じる。
【００１４】
例えば、音声圧縮方式としてＧ７２９のコーデックを用いた場合、６０バイトのＩＰパケットが２０ｍｓ毎に発生する。これを、イーサネット（登録商標）のペイロード長の最大値である１５００バイトまで積み上げようとすると、５００ｍｓ（２０ｍｓ×２５）の遅延が発生することになる。
【００１５】
上述した非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３は全て１端末宛てのパケットを連結する方法を採用しているため、同様の問題が発生する。
【００１６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、複数パケット送信際の冗長な待ち時間、および冗長な情報の付加を削減してシステム全体の容量を増大させることのできる無線パケット通信装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、複数の無線パケット通信装置が無線チャネルを共有してパケット通信を行う無線パケット通信システムにおける無線パケット通信装置であって、送信バッファ内のパケットから連結対象となるパケットを検出する検出手段と、検出されたパケットを連結し、マルチキャスト送信する連結パケット送信制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の請求項２によれば、前記無線パケット通信装置において、前記検出手段は、送信バッファ内のパケットのパケット長を検出するパケット長検出手段と、前記検出されたパケット長と予め設定されているパケット長とを比較し、比較結果に基づいて、連結対象となるパケットを判断する連結判断手段と、を備えることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の請求項３によれば、前記無線パケット通信装置において、前記送信バッファ内のパケットの送信先アドレスから該パケットの無線伝送速度を検出する無線伝送速度検出手段を備え、前記連結判断手段は、前記比較結果と、検出されたパケットの無線伝送速度に基づいて、連結対象となるパケットを判断することを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の請求項４によれば、前記無線パケット通信装置において、前記連結パケット送信制御手段は、前記連結判断手段により連結対象と判断されたパケットを連結し、マルチキャストアドレス宛のパケットでカプセル化するパケット連結手段を備えることを特徴としている。
【００２１】
また、本発明の請求項５によれば、前記無線パケット通信装置において、前記連結パケット送信制御手段は、連結したパケットの送信先アドレスとして、マルチキャストアドレス設定するマルチキャストアドレス設定手段を備えることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の請求項６によれば、前記無線パケット通信装置において、前記連結パケット送信制御手段は、パケットの送信先アドレスと無線伝送速度とを対応付けて管理するデータベースを備えることを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の請求項７によれば、前記無線パケット通信装置において、前記連結パケット送信制御手段は、送信バッファ内のパケットの総量を測定するパケット数カウント手段を備え、測定されたパケット数の総量が所定量を超えた場合に、連結したパケットをマルチキャストアドレス宛のパケットでカプセル化して送信することを特徴としている。
【００２４】
また、本発明の請求項８によれば、前記無線パケット通信装置において、前記連結パケット送信制御手段は、送信バッファ内のパケットの待機時間を測定するタイマーを備え、測定された待機時間が所定時間経過した場合に、連結したパケットをマルチキャストアドレス宛のパケットでカプセル化して送信することを特徴としている。
【００２５】
また、本発明の請求項９によれば、前記無線パケット通信装置において、送信側の無線パケット通信装置より送信された連結パケットの受信を制御する連結パケット受信制御手段を備え、前記連結パケット受信制御手段は、連結パケットを受信し、受信した連結パケットから自局宛のパケットを取り出すパケット解体手段と、自局宛のパケットを受信バッファに蓄積する受信バッファ手段と、を備えることを特徴としている。
【００２６】
また、本発明の請求項１０によれば、前記無線パケット通信装置において、 前記連結パケット受信制御手段は、前記パケット解体手段により取り出された自局宛のパケットの位置より、Ａｃｋパケットの送信タイミングを検出し、その検出したタイミングで送信側の無線パケット通信装置にＡｃｋを送信するＡｃｋパケット送信タイミング制御手段を備えることを特徴としている。
【００２７】
上記本発明によれば、パケット長の短い個別パケットを複数連結し、マルチキャストアドレス宛てのパケットでカプセル化して送信する。これにより、従来の問題となっていた冗長な待ち時間や冗長な情報の付加が削減されるため、システム全体の容量を増大させることができるとともに、スループット特性を向上させることができる。また、送信するパケット数が削減されるため、装置の消費電力を削減することが可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１及び図２は、本発明の実施の形態による無線パケット通信装置の構成を示すブロック図であり、図１は送信部の構成を示し、図２は受信部の構成を示している。まず、送信部の構成を説明し、次いで、受信部の構成を説明する。
【００３０】
（送信部の説明）
図１において、１１は送信するべきパケットが入力される外部インターフェース、１２は送信を待機しているパケットを保存する送信バッファ（例：メモリ）、１３は連結の対象となるパケットを検出し、マルチキャストアドレス宛のパケットでカプセル化して送信する連結パケット送信制御部、１４は各端末に割り当てるパケット連結に利用するマルチキャストアドレスを管理するマルチキャストアドレス管理部、１５は受信側の無線パケット通信装置からパケット連結機能要請を受け付ける連結パケット送信機能受付部、１６はパケットを無線周波数信号に変換して送信する送信部、１７は通信相手である他の無線パケット通信装置から送信されたパケットを受信する受信部、１８は送信部１６と受信部１７に接続されるアンテナである。
【００３１】
上記連結パケット送信制御部１３は、パケット長検出部２１、連結パケット制御部２２、パケット連結部２３、カウンター部２４、タイマー部２５で構成される。パケット長検出部２１は送信するパケットのパケット長を検出し、カウンター部２４はパケット連結対象になっているパケットのバイト数・パケット数をカウントし、タイマー部２５はパケット連結の処理のために必要なパケット待機をカウントし、連結パケット制御部２２はパケット長検出部２１、カウンター部２４、タイマー部２５、マルチキャストアドレス管理部１４との連携処理を司り、パケット連結部２３は連結の対象となるパケットを連結し、マルチキャストアドレス宛のパケットでカプセル化して送信部に出力する。
【００３２】
また、上記マルチキャストアドレス管理部１４は、連結パケット送信制御部１３からの問い合わせがあった場合に、パケット送信先のアドレスに対するマルチキャストアドレスを回答する機能と、連結パケット送信機能受付部１５からの要求があった場合に、無線パケット通信装置に対して付与するマルチキャストアドレスを回答する機能を有する。
【００３３】
（受信部）
図２において、外部インターフェース１１、送信部１６、受信部１７、アンテナ１８は上記送信部で示した外部インターフェース１０、送信部１６、受信部１７と同様の機能を有するので、その説明は省略し、ここでは、上記送信部との差異について説明する。
【００３４】
同図において、３０は受信した連結パケット（ＩＰパケットまたはカプセル化パケット）を一時的に蓄積する受信バッファ、３１は連結したパケットを受信、および解体し、適切なタイミングでＡｃｋを送信する連結パケット受信制御部、３２は送信側の無線パケット通信装置に対し連結パケット送信機能の利用の要請を行い、マルチキャストアドレスを取得する連結パケット送信機能リクエスト部である。
【００３５】
また、上記連結パケット受信制御部３１は、Ａｃｋパケット送信タイミング制御部４１と、連結パケット解体部４２から構成されている。連結パケット解体部４２は連結したパケットから、自局宛のパケットを取り出す機能を有し、 Ａｃｋパケット送信タイミング制御部４１は、連結パケットの中での自局宛のパケットの位置より、Ａｃｋパケットの送信タイミングを検出し、送信部１６よりＡｃｋを送信させる機能を有する。
【００３６】
次に、本実施形態の動作原理を、図３を参照して説明する。以下では、本発明に係る無線通信パケット装置を通信端末と略記し、送信側の通信端末を通信端末Ａ１、同報通知を受ける受信側の通信端末を通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４と略記して説明する。
【００３７】
同図において、送信側の通信端末Ａ１の送信バッファ１２には、通信端末Ｂ２宛の個別パケット、通信端末Ｃ３宛の個別パケット、通信端末Ｄ４宛の個別パケット、つまり宛先の異なる個別パケットが蓄積されているものとする。上記個別パケットは個別の宛先アドレスを示したＭＡＣヘッダとデータ部分のペイロードで構成される。
【００３８】
通信端末Ａ１は、送信バッファ内に蓄積されているパケットが連結対象のパケットであるか否かを判定した後、連結対象となる個別パケット（ここでは、通信端末Ｂ２〜Ｃ４宛の個別パケットとする）の連結を行う。このとき、ＭＡＣヘッダに個別パケットのパケット長に関する情報が含まれていない場合には、個別パケットの先頭にパケット長を示す情報を挿入する。なお、連結対象のパケットの判定方法については後述する。
【００３９】
通信端末Ａ１は、通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４宛の個別パケットを連結した後、連結されたパケットに無線プリアンブル、無線ヘッダ、マルチキャストアドレスを示したＭＡＣヘッダを付加してカプセル化し、宛先ＩＰアドレスとして指定されるマルチキャストアドレス宛にマルチキャスト送信（同報通知）する。ここでは、通信端末Ｂ２〜Ｄ４が同一のマルチキャストグループに参加しているものとしている。
【００４０】
同図で示されるように、本実施形態では、全ての通信端末が対等な機能を有する無線アドホックネットワークでの動作方法を例示しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、基地局と移動局で構成されるような移動通信システムにおいても適用することが可能である。
【００４１】
次に、図４を用いて、通信端末が、複数のパケットを連結して送信するまでの一連の動作について説明する。同図は、通信端末Ａ１が通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４宛てのパケットを連結する過程の状態遷移を示している。
【００４２】
（状態１）
最初の状態では、通信端末Ａ１の送信バッファ１２に送信を待機している通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４宛てのパケットが１個ずつ存在している。各パケットの先頭には、それぞれの送信先である通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４の宛先アドレスの情報を含むＭＡＣヘッダが付加されている。
【００４３】
（状態２）
状態２では、通信端末Ａ１は、送信バッファ内のこれら３つのパケットを連結し、パケット長を示す情報（長さフィールド）を各パケットの先頭に付加する。
【００４４】
（状態３）
状態３では、通信端末Ａ１は、上記のようにして作成した連結パケットの先頭に、マルチキャストアドレスの宛先情報を含むＭＡＣヘッダを付加する。最後に、この連結パケットに無線ヘッダと無線プリアンブルを先頭に付加し、マルチキャストアドレス宛てにパケットを送信する。
【００４５】
続いて、連結パケットの送信に係る通信端末Ａ１での動作を、図５のフローチャートを参照しながら詳述する。
【００４６】
図５において、まず、連結パケットの送信処理が開始されると、連結パケット送信制御部の連結パケット制御部２２は、送信バッファから取り出した連結対象のパケット数をカウントするカウンターＣ（カウンター部２４の機能に対応）を０に（Ｃ＝０）、取り出しパケットの総パケット長Ｍを０に（Ｍ＝０）初期化する。また、連結パケット総数Ｎの最低値であるＮ１、パケット待機時間Ｔの最大値であるＴ１、連結対象とするパケット長Ｌの最大値であるＬ１、取り出したパケットの総パケット長Ｍの最大値Ｍ１を設定する（ステップＳ１）。
ステップＳ２では、連結パケット制御部２２は、連結対象のパケット数をカウントするカウンターＣの値が０であるかどうかを判定し、カウンターＣの値が０であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）は、ステップ３に移行し、送信バッファ１２内で送信を待機しているパケットの有無を判定する。この判定で、送信待機パケット有りと判定（ステップＳ３でＹＥＳ）されたときは、ステップＳ４に移行し、タイマー（タイマー部２５の機能に対応）の初期化および連結パケット送信のための動作が開始される。
【００４７】
一方、ステップＳ２の判定で、以前に送信バッファから連結対象のパケットを既に取り出しておりカウンターＣの値が０でないと判定された場合（ステップＳ２でＮＯ）は、連結パケット制御部２２は、ステップＳ５に移行し、送信バッファ１２内に蓄積されているパケットの経過時間を判断する。具体的には、タイマー値Ｔが設定値Ｔ１を超過していないかどうかを判定する。この判定で、タイマー値Ｔが設定値Ｔ１を超過していると判定（ステップＳ５でＮＯ）されたときは、さらに、送信バッファから取り出されたパケットの総数Ｎが設定値Ｎ１を超過していないかが確認される（ステップＳ７）。
【００４８】
連結パケット制御部２２は、ステップＳ７の判定で、パケットの総数Ｎが設定値Ｎ１を超過していないと判定（ステップＳ７でＮＯ）したときは、パケット連結部２３での処理をスルーさせ、送信バッファ１２内に蓄積されているパケットを連結せずに、各パケットを単独に送信（ステップＳ１６）する。
【００４９】
一方、ステップＳ７の判定で、パケットの総数Ｎが設定値Ｎ１を超過していると判定された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、パケット連結部２３は、送信バッファ１２内に蓄積されているパケットを取り出して全て連結（ステップＳ１３）し、マルチキャストアドレス宛てのパケットにカプセル化（ステップＳ１４）して送信（ステップＳ１５）する。
【００５０】
ステップＳ５に戻り、連結パケット制御部２２は、同ステップでタイマー値Ｔが設定値Ｔ１を超過していないと判定（ステップＳ５でＹＥＳ）したときは、送信バッファ１２内に送信を待機しているパケットがあるかどうかを判定（ステップＳ６）する。この判定で、送信バッファ１２内に送信待機パケットが無い判定（ステップＳ６でＮＯ）されたときは、これら一連の動作を繰り返し、送信待機パケットが有ると判定（ステップＳ６でＹＥＳ）されたときは、ステップＳ８に移行する。
【００５１】
連結パケット制御部２２は、送信バッファ１２内に蓄積されている送信待ちパケットを取り出し（ステップＳ８）、その取り出されたパケットのパケット長Ｌが予め設定されている設定値Ｌ１より短いかどうかを判定（ステップＳ９）する。前述したようにパケットの先頭には、パケット長を示す情報が挿入されており、連結パケット制御部２２は、そのパケット長を示す情報を読み出して設定値Ｌ１との比較判定を行う。
【００５２】
連結パケット制御部２２は、ステップＳ９の判定で、上記パケット長Ｌが設定値Ｌ１を超過していたと判定（ステップＳ９でＮＯ）したときは、送信バッファ１２から取り出したパケットを連結せずに単独パケットとして送信（ステップＳ１６）する。
【００５３】
一方、ステップＳ９の判定で、上記パケット長Ｌが設定値Ｌ１を超過していないと判定（ステップＳ９でＹＥＳ）したときは、連結パケット制御部２２は、ステップＳ１０に移行し、送信バッファから取り出されたパケット数のカウンターＣに１を加算し、かつ取り出されたパケットの総パケット長Ｍにパケット長Ｌを加算する。
【００５４】
ステップＳ１１では、これまで取り出されたパケットの総合の長さＭが設定値Ｍ１を超過しているかどうかが判定される。この判定で、超過していると判定された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）は、パケット連結部２３は取り出された全パケットを連結（ステップＳ１２）し、マルチキャストアドレス宛てのパケットでカプセル化（ステップＳ１３）し、送信（ステップＳ１４）する。
【００５５】
一方、ステップＳ１１の判定で、取り出されたパケットの総合の長さＭが設定値Ｍ１を超過していないと判定（ステップＳ１１でＮＯ）された場合は、ステップＳ２に戻り、ループ処理が行われる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態における通信端末によれば、異なる宛先の短いパケットを検出して連結し、マルチキャスト宛のパケットでカプセル化して送信することにより、個別パケットの先頭に付加するヘッダやパケット送信までの待ち時間を削減することができる。このため、リアルタイム性を要求するアプリケーションにおいても、スループットの改善およびシステム容量を拡大させる効果を得ることができる。また、送信するパケット数が減少するため、通信端末の消費電力を削減することが可能となる。
【００５７】
また、上記実施形態において、ステップＳ１〜ステップＳ１１までの処理がパケット連結手段に対応し、ステップＳ１２〜ステップＳ１５までの処理がパケット送信手段に対応する。
【００５８】
本実施形態における通信端末では、パケットの無線伝送速度が異なる場合に、パケットを個別に送信することはしない。そこで、本実施形態における通信端末は、送信バッファ内に無線伝送速度毎に、独立したキューを設け、異なる無線伝送速度のパケット毎に並列してパケットの連結を行う機能を有する。
【００５９】
以下、このような機能を有する通信端末の動作を、図６〜８を参照して説明する。図６は、通信端末での複数のパケット連結手段を切り替える方法を説明するための図である。
【００６０】
本実施形態における通信端末は、送信バッファ１２内に、無線伝送速度毎に異なるキュー（送信キュー）が具備される。例えば、送信キューａ５１_１は無線伝送速度ａ用、送信キューｂ５１_２は無線伝送速度ｂ用、送信キューｃ５１_３は無線伝送速度ｃ用、・・・のように設けられる。次に、このような送信キューの選択方法について説明する。図７は、送信キューの選択手順を示すフローチャートである。
【００６１】
同図において、送信バッファにパケットが入力（ステップＳ２１）されると、パケットの宛先アドレスより、パケット送信に利用する無線伝送速度が検出（ステップＳ２２）される。例えば、図８に示すようなデータベースに格納された送信先アドレスに対応する無線伝送速度の情報を読み出す（例：送信先アドレスがｘｘｘの場合は、１Ｍｂｐｓの無線伝送速度情報が読み出される）ことで各パケットの無線伝送速度を検出する。ステップＳ２３では、上記検出された無線伝送速度に基づき、送信キュー（本例では、図６に示す送信キュー５１_１、５１_２、５１_３に対応）を選択してパケットを格納する。
【００６２】
図６に戻り、各送信キュー５１_１、５１_２、５１_３から出力されるパケットは、無線伝送速度毎に設けられるパケット連結手段ａ６１_１，ｂ６１_２，ｃ６１_３に入力され、無線伝送速度毎にパケット連結処理が行われる。各パケット連結手段ａ６１_１，ｂ６１_２，ｃ６１_３による各パケットの連結の処理が完了した後は、共通のパケット送信手段７０を用いて送信される。
【００６３】
このように本実施形態における通信端末によれば、利用する無線伝送速度の数に応じて、並列するパケット連結手段を切り替えるようにしたので、無線伝送速度の異なるアプリケーションにおいてもスループットの改善効果およびシステム容量の拡大効果を得ることができる。
【００６４】
なお、パケット連結を要求する１通信端末に対して、複数のマルチキャストアドレスを付与することも可能である。また、通信端末は、複数のマルチキャストアドレス宛のパケットを受信することも可能である。すなわち、送信するパケットの無線伝送速度が変更した場合でも、カプセル化に利用するマルチキャストアドレスを変更（例えば、図６に示すパケット連結手段の変更、もしくは送信キューの変更）することにより、無線伝送速度の異なるパケットの連結動作を実行することができる。
【００６５】
これまで説明したように、本実施形態における通信端末は、異なる宛先の短いパケットを連結する機能を有する。このパケット連結機能を送信側通信端末、受信側通信端末の双方が利用するためには、連結パケットを受信する受信側の通信端末が送信側の通信端末がパケット連結の機能を備えているかどうかを知っている必要がある。
【００６６】
そこで、本実施形態における通信端末は、パケット連結機能有無確認の機能を有する。この機能の実現方法としては、例えば、図９に示されるように、通信端末Ａ１が定期的に受信側の通信端末Ｂ（ここでは、説明を平易にするため、通信端末Ｂ２のみ例示し、他の通信端末Ｃ３，Ｄ４は省略する）に報知しているビーコンパケットに連結パケット機能の実装の有無を示す情報を付加する方法や、図１０に示されるように、通信端末Ｂ２が通信端末Ａ１に対して連結パケット機能の実装の有無を問い合わせる方法がある。
【００６７】
上記方法のいずれにより、連結パケット機能の実装有無が確認されると、受信側の通信端末は、この連結パケット機能の利用を送信側の通信端末に要求する必要がある。この動作の実現例としては、例えば、図１１に示されるように、受信側の通信端末Ｂ２が送信側の通信端末Ａ１に要求パケットを送信する。この要求パケットを受信した通信端末Ａ１は、連結パケット機能の利用の許可と連結パケットを送信する場合に利用するマルチキャストアドレスの情報を、通知パケットを用いて通信端末Ｂ２に送信する。
【００６８】
上述した連結パケット機能の実装有無確認機能により、送信側、受信側、双方の通信端末において、連結パケット機能の実装「有」を確認し終えると、受信側通信端末宛ての複数のパケットが通信端末Ａ１において連結され１つの連結パケットとして送信される。
【００６９】
しかし、送信された電波が複数の伝搬経路を通ることによって起こるマルチパスフェージングの影響やパケットの衝突により、必ずしも受信側の通信端末に正しく到達するとは限らない。このため、通常はパケット受信後に到達確認である「Ａｃｋパケット」を送信側に返送することによりパケット配送の信頼性を向上させている。ただし、本発明における通信端末は複数の端末に宛てたパケットを１つのパケットに連結して送信するため、各受信通信端末のＡｃｋパケット送信の制御方法が必要となる。そこで、本実施形態における通信端末は、各受信通信端末のＡｃｋパケット送信制御機能を有する。
【００７０】
図１２は、既存システムのパケット送信動作例を示す図である。同図が示すように、通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４宛の各パケットは固定の待ち時間、ランダムな待ち時間を経て無線プリアンブル、無線ヘッダ、ＭＡＣヘッダが付加された後に送信される。この場合、通信端末Ａ１は、通信端末Ｄ宛のパケット→通信端末Ｂ宛のパケット→通信端末Ｃ宛のパケットの順に送信する。受信側の通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４は、それぞれ応答確認として、パケット受信後の一定時間の待ち時間の後にＡｃｋを送信する。これに続くパケットの送信にも同様の動作を繰り返す。
【００７１】
図１３は各受信通信端末のＡｃｋパケット送信の制御方法を説明するための図である。
【００７２】
同図で示されるように、通信端末Ａ１より送信された連結パケットを受信した通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４は個別のパケットが連結パケットに挿入されている順番にＡｃｋを返信する。本実施形態の場合、通信端末Ｄ４→通信端末Ｂ２→通信端末Ｃ３の順番にＡｃｋが返信される。ただし、送受信の切り替えに係る時間や、伝搬路長の違いによる送信タイミングのズレを保障するために、各Ａｃｋの間に一定の時間をあける必要がある。
【００７３】
本実施形態では、連結パケットに通信端末Ｄ４宛、Ｂ宛２、Ｃ３宛の順に個別パケットが挿入されている。この連結パケットは、固定長の待ち時間、ランダムな待ち時間の後に、無線プリンブル、無線ヘッダ、マルチキャストアドレス宛のＭＡＣヘッダが付加された後に送信される。
【００７４】
各受信通信端末Ｂ２，Ｃ３，Ｄ４で連結パケットが受信された後、固定待ち時間（Ｔ_ｇａｐ）経過後に、通信端末Ｄ４がＡｃｋを通信端末Ａ１宛てに最初に送信する。ここで、Ａｃｋの送信時間をＴ_ａｃｋとすると、通信端末Ｂ２の順番は２番目となるので、連結パケット受信後のＴ_ａｃｋ＋２Ｔ_ｇａｐ後にＡｃｋを送信する。最後に通信端末Ｃ３が連結パケット受信後の２Ｔ_ａｃｋ＋３Ｔ_ｇａｐ後にＡｃｋを通信端末Ａ１宛てに送信する。
【００７５】
このように本実施形態では、各受信通信端末のＡｃｋパケットの送信を制御することにより、パケット連結送信時の信頼性を向上させることができる。
【００７６】
また、上記実施形態では、連結パケットの送信が非暗号化送信であることを前提にして説明したが、本実施形態における通信端末に暗号化送信を適用することも可能である。
【００７７】
図１４は、連結パケットの暗号化送信を説明するための図である。同図が示すように、通信端末Ｂ２宛、通信端末Ｃ３宛、通信端末Ｄ４宛の個別パケットはそれぞれ異なる暗号鍵で暗号化される。つまり、通信端末Ｂ２宛のパケットは通信端末Ａ１と通信端末Ｂ２の間で固有の暗号鍵を、通信端末Ｃ３宛のパケットは通信端末Ａ１と通信端末Ｃ３の間で固有の暗号鍵を、通信端末Ｄ４宛のパケットは通信端末Ａ１と通信端末Ｄ４の間で固有の暗号鍵をパケットの暗号化に利用する（同図▲１▼〜▲３▼参照）。
【００７８】
また、連結パケットをカプセル化した外側のパケットは同一のマルチキャストアドレスを共有する全ての通信端末で同一の暗号鍵をパケットの暗号化に利用する（同図▲４▼参照）。
【００７９】
このように本実施形態によれば、連結パケットを暗号化して送信することにより、セキュアな連結パケット送信を実現することができる。
上記実施例において、連結パケット送信制御部１３の機能が検出手段、連結パケット送信制御手段に対応し、同部１３のパケット長検出部２１の機能がパケット長検出手段に、連結パケット制御部２２の機能が連結判断手段、無線伝送速度検出手段に対応する。また、パケット連結部２３の機能がパケット連結手段に対応し、マルチキャストアドレス管理部１４の機能がマルチキャストアドレス設定手段に対応する。さらに、連結パケット制御部２２内のメモリがデータベースに対応し、カウンター部２４のパケット数測定機能がパケット数カウント手段に、タイマー部２５のパケット待機時間測定機能がタイマーに対応する。
【００８０】
また、連結パケット受信制御部３１の機能が連結パケット受信制御手段に対応し、連結パケット解体部４２の機能がパケット解体手段に、Ａｃｋパケット送信タイミング制御部４１の機能がＡｃｋパケット送信タイミング制御手段に、受信バッファ３０の機能が受信バッファ手段に対応する。
【００８１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、パケット長の短い個別パケットを複数連結し、マルチキャストアドレス宛てのパケットでカプセル化して送信する。これにより、従来の問題となっていた冗長な待ち時間や冗長な情報の付加が削減されるため、システム全体の容量を増大させることができるとともに、スループット特性を向上させることができる。また、送信するパケット数が削減されるため、装置の消費電力を削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による無線パケット通信装置（送信部）の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による無線パケット通信装置（受信部）の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の動作原理を説明するための図である。
【図４】通信端末が複数のパケットを連結し送信するまでの一連の動作を説明するための図である。
【図５】連結パケットの送信に係る通信端末での動作手順を示すフローチャートである。
【図６】複数のパケット連結手段を切り替える方法を説明するための図である。
【図７】送信キューの選択手順を示すフローチャートである
【図８】無線伝送速度管理データベースに格納された情報の一例を示す図である。
【図９】連結パケット機能の実装の有無を確認するための方法（その１）例を示す図である。
【図１０】連結パケット機能の実装の有無を確認するための方法（その２）例を示す図である。
【図１１】連結パケット機能の利用を送信側の通信端末に要求する動作例を示す図である。
【図１２】既存システムのパケット送信動作例を示す図である。
【図１３】各受信通信端末のＡｃｋパケット送信の制御方法を説明するための図である。
【図１４】連結パケットの暗号化送信を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 通信端末Ａ
２ 通信端末Ｂ
３ 通信端末Ｃ
４ 通信端末Ｄ
１１ 外部インターフェース
１２ 送信バッファ
１３ 連結パケット送信制御部
１４ マルチキャストアドレス管理部
１５ 連結パケット送信機能受付部
１６ 送信部
１７ 受信部
１８ アンテナ
２１ パケット長検出部
２２ 連結パケット制御部
２３ パケット連結部
２４ カウンター部
２５ タイマー部
３０ 受信バッファ
３１ 連結パケット受信制御部
３２ 連結パケット送信機能リクエスト部
４１ Ａｃｋパケット送信タイミング制御部
４２ 連結パケット解体部
５１_１〜５１_３ 送信キューａ〜ｃ
６１_１〜６１_３ パケット連結手段ａ〜ｃ
７０ パケット送信手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless packet communication device, and more particularly, to a wireless packet communication device that communicates by connecting a plurality of packets in a wireless packet communication system used in a wireless LAN, cellular communication, or the like.
[0002]
[Prior art]
IEEE 802.11 is a typical standard for wireless LAN systems. In this IEEE802.11, a plurality of wireless terminals share and use the same frequency resource, so that CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access Collision Aidance: access control method in the MAC layer of wireless LAN) ) Is adopted.
[0003]
CSMA / CA, like wired Ethernet (registered trademark), permits transmission when a line is available. Specifically, it is confirmed that the frequency band to be used is not used by another terminal, and if it is not used, the packet is transmitted after a random waiting time. Thereby, collision of packets can be avoided, and a plurality of terminals can share the same radio frequency band.
[0004]
In addition, since the above CSMA / CA is a packet communication system, a synchronization signal (wireless preamble) for allowing a receiving side to read at a correct timing, information necessary for packet demodulation and error detection, and the like are included in one packet. A wireless header and a MAC header which is a header of the data link layer are added to each packet one by one.
[0005]
These redundant waiting times and information required for packet transmission are added equally to all packets, so if the payload length is short, the redundant waiting times and information dominate and the throughput is extreme. It deteriorates to. Further, when the wireless transmission speed is increased and the payload transmission time is shortened, the redundant waiting time and information are similarly dominant, and the upper limit value of the throughput characteristic is kept low.
[0006]
Therefore, as a method for solving such a problem, many methods for transmitting a plurality of packets concatenated into one packet have been proposed.
[0007]
For example, in the method shown in Non-Patent Document 1, there is proposed a method for deleting a random waiting time related to CSMA / CA required for a certain number of packets continuously transmitted to a specific terminal. .
[0008]
In the method shown in Non-Patent Document 2, there is proposed a method for realizing packet concatenation by defining a new frame called Container in the MAC layer for a certain number of packets that are continuously transmitted to a specific terminal. Yes.
[0009]
Non-Patent Document 3 proposes a method in which a certain number of packets to be transmitted continuously are concatenated and transmitted to one specific terminal in the MAC layer.
[0010]
[Non-Patent Document 1]
Jean Tourrihes, “Packet Frame Grouping: Improving IP multimedia performance over CSMA / CA”, HPLabs Technical Reports, HPL-97-132, Oct, 1997.
[0011]
[Non-Patent Document 2]
“IEEE Std 802.11e / D1 (Draft Supplementation to IEEE Std 802.11, 1999 Edition)”, Mar 2001.
[0012]
[Non-Patent Document 3]
M.M. Gruteser, A.A. Jain, J .; Deng, F.D. Zhao, D.D. Grunwald, “Exploiting Physical Layer Power Control Mechanisms in IEEE 802.11b Network Interface”, Universality of Colorado1-4 ------------------------------------------
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method, when short data is sporadically generated for a specific terminal such as VoIP (Voice Over IP) that transmits voice data in a packet, in order to concatenate a plurality of packets, It is necessary to wait for a long time. That is, there arises a problem that the quality of the VoIP service requiring real-time property is deteriorated due to the delay time generated thereby.
[0014]
For example, when a G729 codec is used as an audio compression method, a 60-byte IP packet is generated every 20 ms. If this is attempted to be stacked up to 1500 bytes, which is the maximum payload length of Ethernet (registered trademark), a delay of 500 ms (20 ms × 25) will occur.
[0015]
Since the non-patent document 1, the non-patent document 2, and the non-patent document 3 described above all employ a method of concatenating packets addressed to one terminal, the same problem occurs.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems, and the problem is to reduce the redundant waiting time and the addition of redundant information when transmitting a plurality of packets, thereby reducing the capacity of the entire system. To provide a wireless packet communication device that can be increased.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a wireless packet communication device in a wireless packet communication system in which a plurality of wireless packet communication devices share a wireless channel and perform packet communication. And detecting means for detecting a packet to be concatenated from packets in the transmission buffer, and concatenated packet transmission control means for concatenating the detected packets and performing multicast transmission.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in the wireless packet communication device, the detection means includes a packet length detection means for detecting a packet length of a packet in a transmission buffer, and the detected packet length is set in advance. A connection determining unit that compares the packet lengths to be connected and determines a packet to be connected based on the comparison result.
[0019]
According to claim 3 of the present invention, the wireless packet communication device further comprises wireless transmission rate detection means for detecting a wireless transmission rate of the packet from a transmission destination address of the packet in the transmission buffer, and the connection determination The means is characterized by determining a packet to be concatenated based on the comparison result and the wireless transmission speed of the detected packet.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the wireless packet communication device, the concatenated packet transmission control unit concatenates packets determined to be concatenated by the concatenation determination unit and encapsulates the packets with a packet addressed to a multicast address. It is characterized by comprising a packet connecting means for converting.
[0021]
According to claim 5 of the present invention, in the wireless packet communication apparatus, the concatenated packet transmission control unit includes a multicast address setting unit that sets a multicast address as a transmission destination address of the concatenated packet. Yes.
[0022]
According to claim 6 of the present invention, in the wireless packet communication device, the concatenated packet transmission control means includes a database that manages a packet destination address and a wireless transmission rate in association with each other. Yes.
[0023]
According to claim 7 of the present invention, in the wireless packet communication device, the concatenated packet transmission control means includes a packet number counting means for measuring the total amount of packets in the transmission buffer, and the number of measured packets When the total amount exceeds a predetermined amount, the concatenated packet is encapsulated with a packet addressed to a multicast address and transmitted.
[0024]
According to claim 8 of the present invention, in the wireless packet communication device, the concatenated packet transmission control unit includes a timer for measuring a waiting time of a packet in a transmission buffer, and the measured waiting time is a predetermined time. When the time elapses, the concatenated packet is encapsulated with a packet addressed to a multicast address and transmitted.
[0025]
According to a ninth aspect of the present invention, the wireless packet communication device further comprises a connection packet reception control means for controlling reception of a connection packet transmitted from the wireless packet communication device on the transmission side, and the connection packet reception control. The means comprises packet disassembling means for receiving a concatenated packet and extracting a packet addressed to the own station from the received concatenated packet, and reception buffer means for storing the packet addressed to the local station in a reception buffer.
[0026]
According to claim 10 of the present invention, in the wireless packet communication device, the concatenated packet reception control means determines the transmission timing of the Ack packet from the position of the packet addressed to the local station extracted by the packet disassembling means. Ack packet transmission timing control means for detecting and transmitting Ack to the transmitting side radio packet communication apparatus at the detected timing is provided.
[0027]
According to the present invention, a plurality of individual packets having a short packet length are concatenated, encapsulated with a packet addressed to a multicast address, and transmitted. As a result, the redundant waiting time and the addition of redundant information, which have been problems in the past, are reduced, so that the capacity of the entire system can be increased and the throughput characteristics can be improved. Further, since the number of packets to be transmitted is reduced, it is possible to reduce the power consumption of the apparatus.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
1 and 2 are block diagrams showing a configuration of a wireless packet communication apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration of a transmission unit, and FIG. 2 shows a configuration of a reception unit. First, the configuration of the transmission unit will be described, and then the configuration of the reception unit will be described.
[0030]
(Description of transmitter)
In FIG. 1, 11 is an external interface to which a packet to be transmitted is input, 12 is a transmission buffer (eg, memory) for storing a packet waiting for transmission, 13 is a packet to be concatenated, and multicast A concatenated packet transmission control unit that encapsulates and transmits a packet addressed to an address, 14 is a multicast address management unit that manages a multicast address used for concatenating packets to be assigned to each terminal, and 15 is a packet concatenation function from a radio packet communication device on the receiving side. A concatenated packet transmission function reception unit that receives a request, 16 is a transmission unit that converts a packet into a radio frequency signal, and 17 is a reception unit that receives a packet transmitted from another wireless packet communication device that is a communication partner. Is an antenna connected to the transmitter 16 and the receiver 17
[0031]
The concatenated packet transmission control unit 13 includes a packet length detection unit 21, a concatenated packet control unit 22, a packet concatenation unit 23, a counter unit 24, and a timer unit 25. The packet length detection unit 21 detects the packet length of the packet to be transmitted, the counter unit 24 counts the number of bytes and the number of packets that are packet connection targets, and the timer unit 25 is necessary for packet connection processing. The connection packet control unit 22 is responsible for cooperation processing with the packet length detection unit 21, the counter unit 24, the timer unit 25, and the multicast address management unit 14, and the packet connection unit 23 is a packet to be connected. Are encapsulated in a packet addressed to a multicast address and output to the transmitter.
[0032]
Further, the multicast address management unit 14 receives a request from the concatenated packet transmission function accepting unit 15 and a function of replying a multicast address for a packet transmission destination address when there is an inquiry from the concatenated packet transmission control unit 13. If there is, it has a function of replying a multicast address to be given to the wireless packet communication device.
[0033]
(Receiver)
In FIG. 2, the external interface 11, the transmission unit 16, the reception unit 17, and the antenna 18 have the same functions as the external interface 10, the transmission unit 16, and the reception unit 17 shown in the transmission unit. Here, a difference from the transmission unit will be described.
[0034]
In the figure, 30 is a reception buffer for temporarily storing received concatenated packets (IP packets or encapsulated packets), 31 is a concatenated packet reception for receiving and disassembling concatenated packets and transmitting Ack at an appropriate timing. The control unit 32 is a concatenated packet transmission function request unit that requests the wireless packet communication apparatus on the transmission side to use the concatenated packet transmission function and obtains a multicast address.
[0035]
The concatenated packet reception control unit 31 includes an Ack packet transmission timing control unit 41 and a concatenated packet disassembly unit 42. The concatenated packet disassembly unit 42 has a function of extracting a packet addressed to itself from the concatenated packet, and the Ack packet transmission timing control unit 41 determines the Ack packet from the position of the packet addressed to itself in the concatenated packet. It has a function of detecting transmission timing and transmitting Ack from the transmission unit 16.
[0036]
Next, the operation principle of this embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the wireless communication packet device according to the present invention is abbreviated as a communication terminal, the communication terminal on the transmission side is abbreviated as communication terminal A1, and the communication terminal on the reception side receiving broadcast notification is abbreviated as communication terminals B2, C3, and D4. explain.
[0037]
In the figure, the transmission buffer 12 of the communication terminal A1 on the transmission side stores individual packets addressed to the communication terminal B2, individual packets addressed to the communication terminal C3, individual packets addressed to the communication terminal D4, that is, individual packets with different destinations. It shall be. The individual packet includes a MAC header indicating an individual destination address and a data portion payload.
[0038]
After determining whether or not the packet stored in the transmission buffer is a packet to be concatenated, the communication terminal A1 determines the individual packet to be concatenated (in this case, the individual packet addressed to the communication terminals B2 to C4) ). At this time, if the MAC header does not include information on the packet length of the individual packet, information indicating the packet length is inserted at the head of the individual packet. A method for determining a packet to be concatenated will be described later.
[0039]
The communication terminal A1 concatenates the individual packets addressed to the communication terminals B2, C3, and D4, and then encapsulates the concatenated packet by adding a MAC header indicating a wireless preamble, a wireless header, and a multicast address as a destination IP address. Multicast transmission (broadcast notification) to the specified multicast address. Here, it is assumed that the communication terminals B2 to D4 are participating in the same multicast group.
[0040]
As shown in the figure, in this embodiment, an example of an operation method in a wireless ad hoc network in which all communication terminals have an equivalent function is illustrated, but the present invention is not limited to such an aspect. Absent. For example, the present invention can be applied to a mobile communication system configured with a base station and a mobile station.
[0041]
Next, a series of operations until the communication terminal concatenates and transmits a plurality of packets will be described with reference to FIG. This figure shows the state transition of the process in which the communication terminal A1 connects packets addressed to the communication terminals B2, C3, and D4.
[0042]
(State 1)
In the initial state, there is one packet addressed to each of the communication terminals B2, C3, D4 waiting for transmission in the transmission buffer 12 of the communication terminal A1. At the head of each packet, a MAC header including information on destination addresses of the communication terminals B2, C3, and D4 that are transmission destinations is added.
[0043]
(State 2)
In state 2, the communication terminal A1 concatenates these three packets in the transmission buffer, and adds information (length field) indicating the packet length to the head of each packet.
[0044]
(State 3)
In state 3, the communication terminal A1 adds a MAC header including destination information of the multicast address to the head of the concatenated packet created as described above. Finally, a radio header and a radio preamble are added to the head of the concatenated packet, and the packet is transmitted to the multicast address.
[0045]
Next, the operation at the communication terminal A1 related to the transmission of the concatenated packet will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0046]
In FIG. 5, when the transmission process of the concatenated packet is started, the concatenated packet control unit 22 of the concatenated packet transmission control unit first counts the counter C (counter unit 24 (Corresponding to the function) is initialized to 0 (C = 0), and the total packet length M of the extracted packets is initialized to 0 (M = 0). Further, N1 that is the minimum value of the total number N of concatenated packets, T1 that is the maximum value of the packet waiting time T, L1 that is the maximum value of the packet length L to be concatenated, and the maximum value M1 of the total packet length M of the extracted packets Is set (step S1).
In step S2, the concatenated packet control unit 22 determines whether the value of the counter C that counts the number of packets to be concatenated is 0. If the value of the counter C is 0 (YES in step S2), The process proceeds to step 3 to determine whether there is a packet waiting for transmission in the transmission buffer 12. If it is determined in this determination that there is a transmission waiting packet (YES in step S3), the process proceeds to step S4, and an operation for initializing a timer (corresponding to the function of the timer unit 25) and transmitting a concatenated packet is started. Is done.
[0047]
On the other hand, if it is determined in step S2 that the packet to be concatenated has been previously extracted from the transmission buffer and the value of the counter C is not 0 (NO in step S2), the concatenated packet control unit 22 The process proceeds to S5, and the elapsed time of the packet stored in the transmission buffer 12 is determined. Specifically, it is determined whether or not the timer value T exceeds the set value T1. If it is determined in this determination that the timer value T exceeds the set value T1 (NO in step S5), the total number N of packets extracted from the transmission buffer has not exceeded the set value N1. It is confirmed how (Step S7).
[0048]
If it is determined in step S7 that the total number N of packets does not exceed the set value N1 (NO in step S7), the concatenated packet control unit 22 causes the packet concatenating unit 23 to pass through and transmit the packet. Each packet is transmitted independently without concatenating the packets stored in the buffer 12 (step S16).
[0049]
On the other hand, when it is determined in step S7 that the total number N of packets exceeds the set value N1 (YES in step S7), the packet concatenation unit 23 displays the packets stored in the transmission buffer 12. They are taken out and all connected (step S13), encapsulated in a packet addressed to the multicast address (step S14), and transmitted (step S15).
[0050]
Returning to step S5, the concatenated packet control unit 22 waits for transmission in the transmission buffer 12 when it is determined that the timer value T does not exceed the set value T1 (YES in step S5). It is determined whether there is a packet (step S6). If it is determined that there is no transmission standby packet in the transmission buffer 12 (NO in step S6), these series of operations are repeated, and if it is determined that there is a transmission standby packet (YES in step S6). The process proceeds to step S8.
[0051]
The concatenated packet control unit 22 extracts the packet waiting for transmission stored in the transmission buffer 12 (step S8), and determines whether the packet length L of the extracted packet is shorter than a preset setting value L1. (Step S9). As described above, information indicating the packet length is inserted at the head of the packet, and the concatenated packet control unit 22 reads the information indicating the packet length and makes a comparison determination with the set value L1.
[0052]
When it is determined in step S9 that the packet length L has exceeded the set value L1 (NO in step S9), the concatenated packet control unit 22 does not concatenate the packet taken out from the transmission buffer 12 alone. It transmits as a packet (step S16).
[0053]
On the other hand, when it is determined in step S9 that the packet length L does not exceed the set value L1 (YES in step S9), the concatenated packet control unit 22 proceeds to step S10 and is extracted from the transmission buffer. 1 is added to the counter C of the number of packets obtained, and the packet length L is added to the total packet length M of the extracted packets.
[0054]
In step S11, it is determined whether or not the total length M of the packets extracted so far exceeds the set value M1. If it is determined in this determination that it has exceeded (YES in step S11), the packet concatenation unit 23 concatenates all the extracted packets (step S12) and encapsulates them with a packet addressed to the multicast address (step S13). ) And transmit (step S14).
[0055]
On the other hand, if it is determined in step S11 that the total length M of the extracted packet does not exceed the set value M1 (NO in step S11), the process returns to step S2 and loop processing is performed. .
[0056]
As described above, according to the communication terminal of the present embodiment, a short packet with a different destination is detected and concatenated, encapsulated with a packet addressed to a multicast, and transmitted, whereby a header added to the head of an individual packet or The waiting time until packet transmission can be reduced. For this reason, it is possible to obtain the effects of improving the throughput and expanding the system capacity even in an application that requires real-time performance. In addition, since the number of packets to be transmitted is reduced, the power consumption of the communication terminal can be reduced.
[0057]
Moreover, in the said embodiment, the process from step S1 to step S11 respond | corresponds to a packet connection means, and the process from step S12 to step S15 corresponds to a packet transmission means.
[0058]
In the communication terminal according to the present embodiment, packets are not transmitted individually when the packet wireless transmission rates are different. Therefore, the communication terminal according to the present embodiment has a function of providing an independent queue for each radio transmission rate in the transmission buffer and connecting packets in parallel for each packet having a different radio transmission rate.
[0059]
Hereinafter, the operation of the communication terminal having such a function will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of switching a plurality of packet connection means in a communication terminal.
[0060]
The communication terminal according to the present embodiment includes a queue (transmission queue) that differs for each wireless transmission speed in the transmission buffer 12. For example, transmission queue a51 ₁ Is for wireless transmission speed a, transmission queue b51 ₂ Is for wireless transmission speed b, transmission queue c51 ₃ Are provided for wireless transmission speed c,... Next, a method for selecting such a transmission queue will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for selecting a transmission queue.
[0061]
In the figure, when a packet is input to the transmission buffer (step S21), the wireless transmission rate used for packet transmission is detected from the destination address of the packet (step S22). For example, by reading the information on the wireless transmission rate corresponding to the transmission destination address stored in the database as shown in FIG. 8 (for example, when the transmission destination address is xxx, the wireless transmission rate information of 1 Mbps is read). Detect the wireless transmission rate of each packet. In step S23, based on the detected wireless transmission speed, a transmission queue (in this example, the transmission queue 51 shown in FIG. 6). ₁ , 51 ₂ , 51 ₃ Corresponding to) and store the packet.
[0062]
Returning to FIG. 6, each transmission queue 51 ₁ , 51 ₂ , 51 ₃ The packet output from the packet connection means a61 provided for each wireless transmission speed ₁ , B61 ₂ , C61 ₃ And packet concatenation processing is performed for each wireless transmission rate. Each packet connection means a61 ₁ , B61 ₂ , C61 ₃ After the process of concatenating each packet is completed, the packet is transmitted using the common packet transmitting means 70.
[0063]
As described above, according to the communication terminal of the present embodiment, the parallel packet linking means is switched according to the number of wireless transmission rates to be used. The capacity expansion effect can be obtained.
[0064]
A plurality of multicast addresses can be assigned to one communication terminal that requests packet connection. The communication terminal can also receive packets addressed to a plurality of multicast addresses. That is, even when the wireless transmission speed of the packet to be transmitted is changed, the wireless transmission speed is changed by changing the multicast address used for encapsulation (for example, changing the packet connection means shown in FIG. 6 or changing the transmission queue). It is possible to execute a concatenation operation of different packets.
[0065]
As described so far, the communication terminal in the present embodiment has a function of concatenating short packets of different destinations. In order for both the transmitting communication terminal and the receiving communication terminal to use this packet concatenation function, whether the receiving communication terminal that receives the concatenated packet has the packet concatenation function in the transmitting communication terminal or not. I need to know.
[0066]
Therefore, the communication terminal according to the present embodiment has a function for confirming the presence / absence of a packet connection function. As a method for realizing this function, for example, as shown in FIG. 9, the communication terminal A1 periodically receives the communication terminal B on the receiving side (here, only the communication terminal B2 is illustrated for simplicity of explanation, Communication terminal C3 and D4 are omitted), a method of adding information indicating the presence or absence of the implementation of the connected packet function to the beacon packet informed to the beacon packet, or communication terminal B2 to communication terminal A1 as shown in FIG. There is a method for inquiring whether or not the connected packet function is implemented.
[0067]
When the presence or absence of the connected packet function is confirmed by any of the above methods, the receiving communication terminal needs to request the transmitting communication terminal to use the connected packet function. As an example of realizing this operation, for example, as shown in FIG. 11, the communication terminal B2 on the reception side transmits a request packet to the communication terminal A1 on the transmission side. Receiving this request packet, the communication terminal A1 transmits permission to use the connected packet function and information on the multicast address used when transmitting the connected packet to the communication terminal B2 using the notification packet.
[0068]
When the above-described connected packet function implementation presence / absence confirmation function confirms that the connected packet function is implemented “Yes” in both the transmission side, the reception side, and the communication terminal, a plurality of packets addressed to the reception side communication terminal are transmitted to the communication terminal. Concatenated at A1 and transmitted as one concatenated packet.
[0069]
However, due to the influence of multipath fading that occurs when a transmitted radio wave passes through a plurality of propagation paths and packet collision, it does not always reach the receiving communication terminal correctly. For this reason, the reliability of packet delivery is usually improved by returning an “Ack packet”, which is an arrival confirmation after receiving the packet, to the transmitting side. However, since the communication terminal in the present invention concatenates and transmits packets addressed to a plurality of terminals, a method for controlling the Ack packet transmission of each receiving communication terminal is required. Therefore, the communication terminal in the present embodiment has an Ack packet transmission control function of each receiving communication terminal.
[0070]
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of packet transmission operation of the existing system. As shown in the figure, each packet addressed to communication terminals B2, C3, and D4 is transmitted after a radio preamble, a radio header, and a MAC header are added after a fixed waiting time and a random waiting time. In this case, the communication terminal A1 transmits a packet addressed to the communication terminal D → a packet addressed to the communication terminal B → a packet addressed to the communication terminal C. The communication terminals B2, C3, D4 on the receiving side transmit Ack after waiting for a certain time after receiving the packet, respectively, as a response confirmation. Similar operations are repeated for subsequent packet transmissions.
[0071]
FIG. 13 is a diagram for explaining a control method of Ack packet transmission of each receiving communication terminal.
[0072]
As shown in the figure, the communication terminals B2, C3, D4 that have received the concatenated packet transmitted from the communication terminal A1 return Ack in the order in which individual packets are inserted into the concatenated packet. In the case of this embodiment, Ack is returned in the order of communication terminal D4 → communication terminal B2 → communication terminal C3. However, it is necessary to leave a certain time between each Ack in order to guarantee a time for switching between transmission and reception and a deviation in transmission timing due to a difference in propagation path length.
[0073]
In this embodiment, individual packets are inserted into the concatenated packet in the order of communication terminal D4, B-2, and C3. The concatenated packet is transmitted after a fixed-length waiting time and a random waiting time, followed by addition of a wireless printable, a wireless header, and a MAC header addressed to a multicast address.
[0074]
After the concatenated packet is received at each receiving communication terminal B2, C3, D4, a fixed waiting time (T _gap ) After the elapse, the communication terminal D4 first transmits Ack to the communication terminal A1. Here, the transmission time of Ack is T _ack Then, since the order of the communication terminal B2 is second, T after receiving the concatenated packet _ack + 2T _gap Ack is transmitted later. Finally, 2T after the communication terminal C3 receives the concatenated packet _ack + 3T _gap Later, Ack is transmitted to the communication terminal A1.
[0075]
Thus, in this embodiment, the reliability at the time of packet connection transmission can be improved by controlling the transmission of the Ack packet of each receiving communication terminal.
[0076]
Moreover, although the said embodiment demonstrated on the assumption that transmission of a connection packet was unencrypted transmission, it is also possible to apply encryption transmission to the communication terminal in this embodiment.
[0077]
FIG. 14 is a diagram for explaining encrypted transmission of a concatenated packet. As shown in the figure, individual packets addressed to the communication terminal B2, addressed to the communication terminal C3, and addressed to the communication terminal D4 are encrypted with different encryption keys. That is, the packet addressed to the communication terminal B2 has a unique encryption key between the communication terminal A1 and the communication terminal B2, and the packet addressed to the communication terminal C3 has a unique encryption key between the communication terminal A1 and the communication terminal C3. For the packet addressed to D4, an encryption key unique between the communication terminal A1 and the communication terminal D4 is used for packet encryption (see (1) to (3) in the figure).
[0078]
Further, the outer packet that encapsulates the concatenated packet uses the same encryption key for packet encryption in all communication terminals that share the same multicast address (see (4) in the figure).
[0079]
Thus, according to the present embodiment, secure concatenated packet transmission can be realized by encrypting and transmitting concatenated packets.
In the above embodiment, the function of the concatenated packet transmission control unit 13 corresponds to the detection unit and the concatenated packet transmission control unit, the function of the packet length detection unit 21 of the unit 13 serves as the packet length detection unit, and the function of the concatenated packet control unit 22 The functions correspond to connection determination means and wireless transmission speed detection means. The function of the packet linking unit 23 corresponds to the packet linking unit, and the function of the multicast address management unit 14 corresponds to the multicast address setting unit. Further, the memory in the concatenated packet control unit 22 corresponds to the database, the packet number measurement function of the counter unit 24 corresponds to the packet number counting means, and the packet waiting time measurement function of the timer unit 25 corresponds to the timer.
[0080]
The function of the concatenated packet reception control unit 31 corresponds to the concatenated packet reception control unit, the function of the concatenated packet disassembly unit 42 serves as the packet disassembly unit, and the function of the Ack packet transmission timing control unit 41 serves as the Ack packet transmission timing control unit. The function of the reception buffer 30 corresponds to the reception buffer means.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of individual packets having a short packet length are concatenated, encapsulated with a packet addressed to a multicast address, and transmitted. As a result, the redundant waiting time and the addition of redundant information, which have been problems in the past, are reduced, so that the capacity of the entire system can be increased and the throughput characteristics can be improved. Further, since the number of packets to be transmitted is reduced, it is possible to reduce the power consumption of the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless packet communication device (transmission unit) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wireless packet communication device (reception unit) according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation principle of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining a series of operations until a communication terminal connects and transmits a plurality of packets.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation procedure in a communication terminal related to transmission of a concatenated packet.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of switching a plurality of packet connection means.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a transmission queue selection procedure.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of information stored in a wireless transmission rate management database.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method (part 1) for confirming whether or not a concatenated packet function is implemented;
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method (part 2) for confirming whether or not a concatenated packet function is implemented;
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an operation for requesting a communication terminal on the transmission side to use a concatenated packet function.
FIG. 12 is a diagram showing an example of packet transmission operation of the existing system.
FIG. 13 is a diagram for explaining a control method of Ack packet transmission of each receiving communication terminal.
FIG. 14 is a diagram for explaining encrypted transmission of a concatenated packet.
[Explanation of symbols]
1 Communication terminal A
2 Communication terminal B
3 Communication terminal C
4 Communication terminal D
11 External interface
12 Transmission buffer
13 Concatenated packet transmission controller
14 Multicast address management unit
15 Concatenated packet transmission function acceptance unit
16 Transmitter
17 Receiver
18 Antenna
21 Packet length detector
22 Concatenated packet controller
23 Packet connection part
24 counter
25 Timer section
30 Receive buffer
31 Concatenated packet reception controller
32 Concatenated packet transmission function request part
41 Ack packet transmission timing control unit
42 Concatenated packet disassembly
51 ₁ ~ 51 ₃ Transmission queue a to c
61 ₁ ~ 61 ₃ Packet connection means ac
70 Packet transmission means